[ C++ Gossip ] 物件導向 : 多型 - 虛擬函式（Virtual function）

來源自 這裡 
Preface 
之前曾經介紹過函式與運算子的重載（Overload），重載可以使用一個函式名稱來執行不同的實作，這是一種「編譯時期」就需決定的方式，這是「早期繫 結」（Early binding）、「靜態繫結」（Static binding），因為在編譯時就可以決定函式的呼叫對象，它們的呼叫位址在編譯時就可以得知。 

Virtual Function 
「虛擬函式」（Virtual function）可以實現「執行時期」的多型支援，是一個「晚期繫結」（Late binding）、「動態繫結」（Dynamic binding），必須在執行時期才會得知所要調用的物件或其上的公開介面。一個基底類別的物件指標，可以用來指向其衍生類別物件而不會發生錯誤，例如若基底類別是 Foo1，而衍生類別是 Foo2，則 下面這個指定是可以接受的： 

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1. Foo1 *fptr;   
2. Foo2 f2;   
3. fptr = &f2;  

多型與動態繫結的基礎從這開始，它們只有在使用指標或參考時才得以發揮它們的特性，然而由於 fptr 仍是 Foo1 類型的指標，它只能存取 Foo1 中有定義 的成員，目前來說也只能操作 Foo1 中的成員。注意將衍生類別型態的指標指向基底類別的物件基本是不可行的（雖然可以使用型態轉換的方式來勉強達成，但並不鼓勵），衍生類別的指標並不能存取基底類別的 成員。 

虛擬函式是一種成員函式，它在基底類別中使用關鍵字 "virtual" 宣告（定義），並在衍生類別中重新定義虛擬函式，這將成員函式的操作決議 （Resolution）推遲至執行時期再決定。 

虛擬函式可以實現執行時期的「多型」，也就是「一個介面，多種函式」，一個含有虛擬函式的類別被稱為「多型的類別」（Polymorphic class），當一個基底類別型態的指標指向一個含有虛擬函式的衍生類別，您就可以使用這個指標來存取衍生類別中的虛擬函式，下面這個例子是個簡單的示 範： 
- testVirtualFunc.cpp 

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1. #include   
2. using namespace std;  
3.   
4. class Foo1 {  
5. public:  
6.   virtual void show() { // 虛擬函式  
7.     cout << "Foo1's show" << endl;  
8.   }  
9. };  
10.   
11. class Foo2 : public Foo1 {  
12. public:  
13.   virtual void show() { // 虛擬函式  
14.     cout << "Foo2's show" << endl;  
15.   }  
16. };  
17.   
18. void showFooByPtr(Foo1 *foo) {  
19.   foo->show();  
20. }  
21.   
22. void showFooByRef(Foo1 &foo) {  
23.   foo.show();  
24. }  
25.   
26. int main() {  
27.   Foo1 f1;  
28.   Foo2 f2;  
29.   Foo1 *f1Ptr=&f2;  
30.   // 動態繫結  
31.   cout << "\t[Info] Show Foo By Ptr:" << endl;  
32.   showFooByPtr(&f1);  
33.   showFooByPtr(&f2);  
34.   showFooByPtr(f1Ptr);  
35.   cout << endl;  
36.   
37.   // 動態繫結  
38.   cout << "\t[Info] Show Foo By Ref:" << endl;  
39.   showFooByRef(f1);  
40.   showFooByRef(f2);  
41.   cout << endl;  
42.   
43.   
44.   // 靜態繫結  
45.   cout << "\t[Info] Show Foo By Object:" << endl;  
46.   f1.show();  
47.   f2.show();  
48.   cout << endl;  
49.   
50.   return 0;  
51. }  

執行結果: 

[Info] Show Foo By Ptr:
Foo1's show
Foo2's show
Foo2's show

[Info] Show Foo By Ref:
Foo1's show
Foo2's show

[Info] Show Foo By Object:
Foo1's show
Foo2's show

如果把 Foo1 的 virtual 拿掉, 則執行結果為: 

[Info] Show Foo By Ptr:
Foo1's show
Foo1's show
Foo1's show

[Info] Show Foo By Ref:
Foo1's show
Foo1's show

[Info] Show Foo By Object:
Foo1's show
Foo2's show

showFooByPtr() 與 showFooByRef() 函式並無法事先知道要操作的是哪一個物件的哪一個公開介面，最後的操作要在執行時期才能決 定。衍生類別中重新定義虛擬函式時，virtual 可以根據需求加上，如果再接下來的衍生類別仍想進行多型操作，則加上 virtual ，如果不打算進行多型操 作，則可以不加上。